铁路运输煤炭自燃防控对策的探讨

李可佳，杨广全，陆 松

(中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京 100081)

铁路运输煤炭自燃防控对策的探讨

李可佳，杨广全，陆 松

(中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京 100081)

煤炭的自燃特性使其在储存和运输过程中存在火灾隐患。为加强铁路运输煤炭自燃防控，在阐述国外煤炭自燃防控研究现状及经验的基础上，根据我国煤炭分类及分布特点，分析不同种类煤炭的自燃特性，结合铁路运输途中煤炭自燃案例，探讨铁路运输途中煤炭自燃原因及部位，从煤炭储存管理、煤炭装车管理、火灾施救预案 3 个方面提出煤炭自燃防控的相应对策。

煤炭自燃；铁路运输；防控对策

煤炭自燃是自然界存在的一种客观现象，在储存、运输途中自燃现象时有发生。煤炭自燃始于储煤内部，当内部煤炭从空气中吸收氧气时会产生局部热点，氧化过程产生的热量导致煤炭温度升高，引起煤炭自燃。煤炭是铁路运输的重点物资。铁路运输途中煤炭发生自燃，不仅影响铁路运输安全、扰乱运输秩序，还会造成环境污染和经济损失，甚至危及人身安全。因此，应加强对铁路运输煤炭自燃防控的研究。

1 概述

1.1 国外煤炭自燃案例分析

国外铁路运输煤炭发生自燃的事件较多，煤炭自燃问题一直是关注热点。1992 年，美国某煤场发生由煤炭自燃引起的火灾，由于煤火自身难以扑灭特性，再加上灭火初期手段不起作用，从在煤仓中发现热点到煤火最终被扑灭共用时 28 h[1]。2010 年 11 月，澳大利亚昆士兰铁路公司的万吨煤炭重载列车运行至昆士兰州的海角港口 (Dalrymple Bay)煤炭码头南部时发现 24 辆铁路货车自燃，主要是在铁路运输途中由于煤炭氧化导致自热引起煤炭自燃，同时煤炭热量不能即时散发出去，造成温度升高引起货车自燃。煤炭自燃发生后，通过采取移除自燃的煤炭、散热和隔绝氧气等有效措施进行施救。2013 年 9月，印度铁路 1 列煤炭货车在去往梅图尔 (Mettur) 火电厂的途中起火，该列车由 40 辆货车组成，每节车厢装载煤炭 25 t，总重 1 000 t。

通过以上煤炭自燃事件发现，导致此类火灾发生的主要原因：①煤炭长时间存放增加了产生热量的可

能性；②新煤堆放在旧煤上引起不同大小煤炭颗粒的分离，导致产生热量；③煤仓里测量煤堆温度的探针过少，导致未能及时发现煤炭自燃；④遇到火灾时缺少煤炭输送设备；⑤二氧化碳对于灭火没有起到有效的作用；⑥没有在第一时间采用浇水灭火；⑦缺乏相应的规章制度和人员培训造成没有制订合理的灭火方案；⑧没有吸取以前类似火灾的教训[1]。为防止煤炭自燃，美国能源部建议煤炭储存时应了解煤炭的品质。碳含量高的无烟煤，氧、硫含量低的烟煤不易自燃；新挖煤比旧煤的吸氧速度快、更易自燃。美国科研人员发现干燥煤炭暴露在高湿度条件下的自燃危害性最严重，水分对于煤炭自燃会起到促进作用[2]。为预防煤炭自燃，煤炭水分含量应限制在 3% 以内，煤炭含硫量应限制在 1% 以内，水分含量高的煤应被分离出来尽早使用，储存煤应避免接触水分。

1.2 煤炭分布及特性

我国煤炭资源丰富，煤种齐全，包括从低变质程度的褐煤、长焰煤到高变质程度的无烟煤[3]。不同煤种的自燃特性不同：褐煤很容易自燃，长焰煤可以自燃，肥煤、气煤、焦煤比较难以自燃，贫煤、无烟煤、瘦煤、弱粘结煤、不粘结煤不会自燃。其中，褐煤主要分布在华北地区，约占全国褐煤地质储量的3/4 以上，而又以内蒙古东部地区赋存最多，西南地区是仅次于华北地区的第 2 大褐煤基地，其储量约占全国褐煤的 1/8，大部分分布在云南省境内，其他各省 (区) 的褐煤储量均不到全国的 3%[4]，全国各省 (区) 褐煤储量分布如表 1 所示[5]。长焰煤主要分布在辽宁省阜新市，陕西省府谷县、神木县，新疆准格尔煤田、伊犁盆地，以及河南省义马市等地区[6]。另外，河南义马煤田的煤属于高灰、低硫分、中高全水，发热量较低，挥发分较高，极易自燃。

1.3 铁路运输煤炭自燃原因分析

煤炭在储存、装车、运输等环节中受到地面储运现实条件的限制，特别是铁路运输距离长，以及受铁路行车秩序和运行规则的限制等诸多不利因素，使煤炭在空气中暴露时间长，导致储运过程中煤炭自燃现象时有发生。影响煤炭自燃的主要因素有煤炭的水分、灰分、含硫量、粒径大小、孔隙度、导热性、连续的供氧条件、积聚氧化热的环境等[7]。铁路运输途中煤炭自燃的主要原因包括：①发生自燃的煤炭自身应具有容易自燃或自燃的倾向性；②煤炭内部由于水分、高温天气等因素造成热量蓄积且不能及时散发；③装载部分自燃或者温度接近着火点温度的煤炭，运输过程中空气不断进入煤层，为自燃煤炭供应了充足的氧气，导致煤炭自燃。

铁路运输途中煤炭发生自燃的部位多集中于敞车下部侧门处，空气从侧门缝隙、煤炭空隙进入煤炭内部，造成煤炭氧化、积热、自燃。部分煤炭自燃发生于敞车上部区域，煤炭着火点深度约为 15～20 cm。由于在役的敞车车门即使关闭也大都存在缝隙，在铁路运输途中少量空气从车门缝隙、煤炭空隙进入煤炭内部，易于引起积热的煤炭氧化、自燃。因此，使用敞车装载具有自燃倾向性的煤炭时，除控制煤炭的装车温度外，应特别注意密封车门缝隙。

表1 全国各省(区)褐煤储量分布

2 铁路运输煤炭自燃防控对策

为防止铁路运输过程中煤炭自燃，应坚持“以防为主，防治结合”的原则。防止煤炭自燃的基本原则是防止燃烧条件同时存在并相互作用，既要阻止氧气(空气) 的供应，又要保持充分的散热条件，防止危险温度的产生。

2.1 加强煤炭储存管理

（1）建立煤炭储存登记台账。铁路煤炭装车站应建立煤炭储存登记台账，准确掌握煤炭来源、质量、数量、上货时间、储存时间等，同时在铁路运

输煤炭的煤矿企业也建立相应的台账，掌握煤炭的采出时间和存放时间。我国内蒙古的褐煤、陕北神木等地的长焰煤，以及从国外进口的印尼煤、美国粉河盆地的次烟煤等采用铁路运输时，途中发生自燃的概率高，应加强自燃防控管理。

（2）煤炭储存应按品种分类、分区堆存。应将新煤、旧煤分开堆存，标明煤炭堆存时间、吨量，以免发生混乱，新到煤炭严禁堆到已发热的原有库存煤炭上。露天储煤场应选择合适的堆置方式，保持通风良好，防止煤堆暴晒。储煤场的底部和周边应采用混凝土结构，以防止水分渗漏、流失。有条件时可以采用煤棚、防晒网等必要的防晒措施。煤堆周围和煤场下部不得有高温热源。煤场周边必须设置喷洒水设施，定期向煤堆喷洒水。

（3）加强对煤堆温度的检查监测。可以采用温度测试仪监测煤堆中心温度，每堆煤测 4～5 处，每处测 4 个点 (煤炭表层、深度 400 mm、1 000 mm、1 500 mm 及以上) 并做好记录。新进场的煤炭，温度超过 50℃ 以上时禁止堆存，在采取浇水或翻堆等措施降温措施后方可堆场。对存放时间超过 1 个月的煤堆应重点掌握，每天进行测温，发现局部发热按照先翻煤倒垛再组织装车的原则，防止煤炭自燃或将已经自燃的煤炭装入车内。

（4）加强煤炭堆场日常管理。建立健全检查巡视制度，煤场周边应设置醒目的禁烟禁火的警示标示标牌，进入煤场的人员不得吸烟，对煤场内的碎纸、杂草、木屑等可燃物及时清除。每天温度最高时至少巡检1次煤堆，并对煤炭进行测温，做好记录备查。发现堆场内煤堆有局部冒热气、冒烟、高温发火等现象，必须立即采取灭火、降温措施，挖出火源并将其移出煤场，安排专人对该煤堆进行盯控。

2.2 加强煤炭装车管理

（1）装车前，煤炭装车单位应对煤炭产地、煤矿名称、储存时间、发货单位等事项进行逐项核对，如有不符，不得装车。重点加强对易燃煤种的管理，控制煤炭储存时间，按上货先后顺序安排装车计划，加速煤炭流转速度，避免将长期储存形成的高温煤装车。货运员在装车前使用测温枪检测所装煤炭温度，并做好测温记录备查，发现局部发热超过 50℃ 时不得装车，应采取有效措施进行降温处理。未采取有效预防自燃措施时，不得装车。

（2）装车时，每台装载机配备 1 名平煤工，认真执行“一看、二测、三装车”的防止自燃煤炭装上车的卡控措施，装载司机必须听从指挥，不得随意取煤装车。装卸车辆和机械应安装防火帽，禁止在装车地点吸烟及明火作业，防止外来火源夹杂在煤炭中，造成煤炭自燃。遇敞车门缝过大影响装车时，应使用阻燃材料衬垫，防止运行过程中煤炭撒落危及安全。

（3）每批煤炭装车后，应对装车后车辆进行测温，每批次不少于 2 辆，有条件的应做到车车测温，每车的测温点不少于 3 处 (车辆运行两端及中部)，并做好测温记录备查。装车后，煤炭表层须喷洒抑尘剂，并且喷洒后煤炭表层形成的渗透厚度不得小于10 mm。发现煤炭冒热气或冒烟时，立即通知托运人进行处理，对有自燃迹象的重车，应甩车处理，不得擅自承运。

2.3 火灾施救预案

一般来说，喷洒阻燃剂可以减小煤炭自燃的几率，也可以对自燃的煤炭进行灭火，但成本较高。铁路运输作为煤炭物流的一个中间环节，应在煤炭储存、装运环节等方面加强管理，以防止煤炭自燃。在堆场发现煤炭局部发热现象但没有发生自燃之前，可以采用翻煤倒垛的方法进行散热，防止煤炭自燃[8]；对局部发生自燃的煤炭，可以将燃烧的煤炭的挖掉或喷水降温；对较大面积发生自燃的煤炭，应采用隔离措施进行处理，将着火煤炭清理出堆场，防止发生更大的损失。铁路运输煤炭途中发生自燃现象，应在最短时间内选用水作为灭火剂，对发生自燃的煤堆喷洒足够多的水，散发煤堆内部热量、降低煤炭温度、浇灭明火。

3 结束语

煤炭自燃一直是铁路运输煤炭的安全隐患，为提升我国铁路运输煤炭自燃防控水平，保障铁路运输煤炭安全，按照自燃特性对煤种进行分类，针对褐煤容易自燃的特性和我国褐煤地域分布，通过调研大量铁

路运输煤炭自燃案例，分析我国铁路运输煤炭的自燃条件、部位、原因，研究提出了铁路运输煤炭自燃防控对策，在北京等铁路局得到示范应用，对降低铁路运输煤炭自燃风险、防止煤炭在铁路运输中发生自燃具有现实意义。

[1] United States Department of Energy.The Fire Below：Spontaneous Combustion in Coal[R].Washington：United States Department of Energy，1993.

[2] 梁晓瑜，王德明.水分对煤炭自燃的影响[J].辽宁工程技术大学学报，2003，22(4)：472-474.LIANG Xiao-yu，WANG De-ming.Effects of Moisture on Spontaneous Combustion of Coal[J].Journal of Liaoning Technical University，2003，22(4)：472-474.

[3] 吴式瑜，王美丽.煤炭在中国能源的地位[J].煤炭加工与综合利用，2006(5)：2-7.WU Shi-yu，WANG Mei-li.The Position of Coal in Chinese Energy Supply[J].Coal Processing and Comprehensive Utilization，2006(5)：2-7.

[4] 杨淑娟，成喜峰.内蒙古自治区的褐煤资源及其分布概况[J].广州化工，2013，41(18)：16-17.YANG Shu-juan，CHENG Xi-feng.Lignite Resources and their Distribution in the Inner Mongolia Autonomous Region[J].Guangzhou Chemical Industry，2013，41(18)：16-17.

[5] 蒲广峡.150 t/h 褐煤干燥系统关键技术应用研究[D].沈阳：东北大学，2012.PU Guang-xia.150 t/h of Lignite Coal Drying System Key Technology Application Research[D].Shenyang：Northeastern University，2012.

[6] 章 力，纪 龙.我国长焰煤的资源分布及其煤质特征[J].中国科技博览，2012(16)：78.

[7] 胡明红，王红汉，范喜生.煤堆自燃原因分析与防治措施[J].工业安全与环保，2001，27(1)：25-27.HU Ming-hong，WANG Hong-han，FAN Xi-sheng.Cause of Spontaneous Combustion of Coal Heap and Measures for Its Prevention[J].Industrial Safety and Dust Control，2001，27(1)：25-27.

[8] 周 军，康文超.煤炭自燃的原因及对策研究[J].铁道货运，2009，27(12)：24-26.ZHOU Jun，KANG Wen-chao.Study on Causes of Coal Spontaneous Combustion and the Countermeasures[J].Railway Freight Transport，2009，27(12)：24-26.

（责任编辑 王 静）

Discussion on Countermeasures of Coal Self-ignition Prevention and Control during Railway Transportation

LI Ke-jia, YANG Guang-quan, LU Song
(Transportation and Economics Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China)

The self-ignition property of coal has fire hazards during storage and transportation. In order to strengthen the coal self-ignition prevention and control during railway transportation, based on expounding study present situation and experiences of coal self-ignition prevention and control in foreign countries, combining with coal categories and distribution in China, this paper analyzes the self-ignition property of different coal, combining with examples of coal self-ignition during railway transportation, the paper discusses reasons and parts of coal self-ignition during transportation, and puts forward relative countermeasures of coal self-ignition prevention and control from 3 aspects such as coal storage management, coal loading management and fire rescue plan.

Coal Self-ignition Prevention; Railway Transportation; Countermeasures of Prevention and Control

1004-2024(2016)05-0035-04

U294.8+8

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.05.08

2016-04-28

李可佳 (1982—)，男，黑龙江齐齐哈尔人，博士研究生。杨广全 (1977—)，男，陕西渭南人，博士研究生。陆松(1970—)，男，安徽蚌埠人，博士研究生。

中国铁路总公司科技研究开发计划课题 (Z2013-X004)